福建活性炭吸附和异质光催化

　　活性炭吸附和异质光催化

　　本研究的目的是评估在生物预处理的灰水和极性脂肪族化合物极性脂肪族化合物光催化氧化中添加活性炭是否具有协同作用，如以前用苯酚证明的那样。使用UV灯和光催化剂TiO 2.用五倍浓缩的生物预处理灰水和四乙二醇二甲醚水溶液记录光催化氧化动力学P25存在和无活性炭。协同作用因子SF光催化氧化率常数与无活性炭在活性炭存在下的速率常数之比。灰水浓缩物没有观察到协同作用(SF≈1)。对于脂肪族化合物，四乙二醇二甲醚，活性炭的添加实际上是光催化剂(SF (一)具有抑制作用，在苯酚水溶液的参考实验中确认了协同作用。通过活性炭对其有机成分的低吸附，可以解释灰水浓缩物没有协同作用。四乙二醇二甲醚的光催化氧化是由于活性炭颗粒对光催化剂的屏蔽。假设混合过程中的协同作用仅限于芳香族有机物。粉状活性炭的添加有利于有机物的附加吸附和去除，光催化氧化导致活性炭存在时有机浓度降低60%紫外线照射时间。

　　灰水比城市污水更好地再利用，因为它与卫生用水和工业废水分离，因为它含有低浓度的营养物质、病原体和危险的工业化学品。经过生物处理，即使在低技术过程中，如间歇供应地下垂直流建造的湿地，也会产生总有机碳(TOC)浓度在5-15 mg L -1范围内的流出物。此外，必须去除生物处理灰水中发现的有机微污染物。实现这些目标的可持续方法是太阳能异质光催化氧化(PCO)悬浮在废水中的半导体颗粒的先进氧化过程。

　　因此，有必要制定太阳能PCO策略更有效。很有前途的技术是PCO结合活性炭吸附。含苯酚模型废水已经显示出这种特定活性炭类型的存在，导致了改善PCO常数为4-氯苯酚、咖啡酸、2、4-二氯苯氧乙酸、氯丁酸。在PCO 活性炭组合过程中观察到的协同作用通常基于协同因子(SF)，存在下的PCO速率常数(k PCO_活性炭和活性炭不存在(k PCO)的比例：SF=k PCO_活性炭/k PCO。

　　协同作用的一个原因是有机分子从吸附剂到直接附着在活性炭上的光催化剂颗粒的短扩散途径。因此，已经发现了PCO /活性炭混合工艺SF与活性炭和光催化剂颗粒之间的界面积有关。TiO 增加了与活性炭的界面接触和协同作用。但当接触面积超过光催化剂总表面的50%时，协同效应降低。

　　此外，活性炭微晶表面的特定官能团(如羧甲酸或环醚基)被假位于TiO 2表面上的Ti中心]协调相互作用，特别是以锐钛矿的形式，主要是TiO 2修改P25。锐钛矿表现出比金红石更高的氧原子空位(即氧配体缺陷)。的Ti电子光催化剂和吸附剂由含氧活性炭官能表面基团中心协调。假设光催化剂中的光移动电子可以这样转移到相邻的活性炭表面。因此，光催化剂内的光诱导电子和空穴的重组减少，导致孔的寿命延长，并且它们到达光催化剂表面的可能性更高，从而更有效地氧化在光催化剂附近的有机物光催化剂。光催化剂/活性炭界面面积和两种固体之间的电荷(电子或空穴)转移受到活性炭表面化学(因此源材料和活化过程)的影响。因此，只有特定的活性炭PCO /在活性炭组合过程中引起协同效应。

　　在PCO在实验中，活性炭微晶中的石墨烯层结构也影响光催化TiO 2 /活性炭系统协同作用程度。活性炭的电导率越高，石墨烯层紊乱越低(即与纯石墨结构越近)。当活性炭中石墨微晶的电子半导体性足够时，活性炭可以从接触光中转移TiO 注入的电荷载流子粒子。添加特定的活性炭类型PCO这支持了光触媒内空穴电子重组抑制的上述效果。一般来说，活性炭的特性是PCO与活性炭吸附的协同作用非常复杂。

　　添加特定的活性炭会导致TiO 2基酚PCO速率常数增加。因此，尽管使用不同类型的不同类型UV灯与其它稍有不同的实验条件，但文献中描述的实验可以再现。苯酚中有不同的活性炭PCO中没有产生任何协同作用，证实仅具有特定性质的活性炭能够提高PCO速率常数。脂肪族化合物通过添加特殊活性炭和脂肪族化合物PCO由活性炭颗粒引起的光催化剂明显遮挡甚至被抑制。当检测到协同作用时，可能补偿了抑制性阴影效应。假设与特定活性炭添加的协同作用仅发生在芳族化合物中PCO中。他们的π- π与活性炭颗粒中的石墨烯层或特定的官能表面基团相互作用，可假定为协同作用的先决条件。

　　五重浓缩生物预处理灰水PCO不受特定活性炭添加的抑制或增强。由于高比例的灰水有机物不能吸附在活性炭上，因此可以防止废水中有害物质（包括芳香族结构）的协同作用。然而，将活性炭添加到生物预处理灰水中PCO由于有机物的吸附，因为有机物的吸附和去除增加了光催化矿化的去除。结果强调，实际废水研究的协同作用是重要的，而不是苯酚等模型有机物的纯水溶液。